小蜂窝网络干扰控制与节能方案研究

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1、大连理工大学硕士学位论文4．2混合网络中的蜂窝间干扰控制方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．404．2．1用户间的公平性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．414．2．2与传统最优链路质量方案的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．444．2．3包含室内小蜂窝的混合网络⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一464．3混合网络中的节能方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．484．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一55结j沦⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．56参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57攻读硕士学位期间发表学术论文情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．60至5【谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6l大连理工大学学位论文版权使用授权书⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1小蜂窝网络概述随着无线通信技术及智能手机等设备的快速发展，用户对带宽有了更高的需求，现代无线通信网络需要支持的数据负载量也以惊人的速度增长。越来越多的蜂窝

3、网基础设施及巨大的负载量也导致了移动蜂窝网中越来越多的能量消耗【lJ。如此巨大的能量消耗不但增加了运营商的运营成本，更导致了碳排放量的增加及生态环境的恶化。而小蜂窝网络(SmallCellNetworks，SCNs)被认为是解决无线通信网络中高负载量与高能耗的十分有前景的技术【2】。小蜂窝是相对于传统的宏蜂窝(Macrocell)而定义的，小蜂窝的基站发射功率小、造价低、服务半径小、与用户的距离也更近，小蜂窝能以更少的耗能提供更高速的接入。小蜂窝的概念起源于3G网络中为家庭服务的家庭蜂窝(Femtocell)。如今，小蜂窝

4、的应用场景也更广泛了，除了为家庭服务的家庭蜂窝，还包括了对室内公共场所进行覆盖的微微蜂窝(Picocell)，对户外用户进行覆盖的微蜂窝(Microcell)。小蜂窝可以由运营商根据网络的负载情况有计划地部署，也可以由用户根据自身的需求随机的进行安置。将一系列服务半径小、造价低、功耗低的小蜂窝密集地部署在一起，组成小蜂窝网络。小蜂窝网络能有效地提升频谱利用率及能量有效性。在小蜂窝网络中，信号发送者与接收者的距离较近，能以更小的发射功率获得更高的信干噪比与更高的数据率，因此，小蜂窝网络能提升整个网络的能量有效性。同时，小蜂窝

5、的半径相对较小，通过精细的设计，小蜂窝网络能获得更高的频谱空间复用性，因此，小蜂窝能获得更高的频谱利用率。可以预见，新一代无线通信网络将是由宏蜂窝和小蜂窝组成的混合网络(Het-Net)，宏蜂窝对整个混合网络提供全面的覆盖及对高速运动的用户进行服务，而小蜂窝基站与用户的距离更近，从而以更低的能耗提供高速的接入【3】。小蜂窝与宏蜂窝共同服务网络中的用户，小蜂窝网络对宏蜂窝的负载及数据进行分流。另外，结合基站的节能技术，根据用户的分布及网络的负载情况，动态地调整小蜂窝基站的工作状态，能有效地提升混合网络的能量有效性。虽然小蜂窝

6、网络及混合网络被认为拥有广阔的发展前景，但是仍面临着很多技术上的难题与挑战。(1)蜂窝间的干扰控制：小蜂窝网络及混合网络中最重要的问题之一就是蜂窝间的干扰控制【4】。由于小蜂窝网络中蜂窝的半径很小，小蜂窝基站间的距离很近，因此，小蜂窝网络干扰控制与节能方案研究小蜂窝网络中的蜂窝间的干扰比传统的宏蜂窝网中的干扰更为严重。另外，在混合网络中，当宏蜂窝与小蜂窝网络使用相同的资源时，就会存在跨层间的蜂窝间干扰，当宏蜂窝服务的用户位于小蜂窝基站附近时，跨层间的蜂窝间干扰将会十分严重。(2)网络节II．虽然单个小蜂窝基站的耗能很少，但

7、是，多个小蜂窝组成的小蜂窝网络的耗能就较大了。在类似商业区等地方，白天用户密集，负载量较大，可以由多个小蜂窝组成的小蜂窝网络提供高速的服务，但在晚上的时候，这些地区的用户数骤然下降，小蜂窝网络服务的用户数很少或者不服务用户，此时的网络的能量有效性很低。因此，混合网络中的节能问题也是一个很重要的研究课题。(3)分布式方案：由于小蜂窝基站可以由用户随机安置，因此，要求小蜂窝能够根据周围小蜂窝与用户的分布情况，自动设定基站发射功率等系统参数、自动优化资源分配、自动与邻近蜂窝进行切换、自动从错误中恢复等。换句话说，整个网络是以一种

8、分布式的形式运转的，而无需将整个网络的所有蜂窝的信息收集到一起，无需进行中心式的调度。在分布式方案中，每个小蜂窝仅需根据自身及邻近蜂窝的信息来完成调度，因此，分布式方案无需承受过多的信令、过期的动态信息等因素带来的影响，并具有很好扩展性【51。(4)其他方面：小蜂窝的服务半径较小，当小蜂窝网络服务的用户